化工原理課件-流體輸送機械

1、第2章 流體輸送機械,2.1概述 2.2離心泵（本章重點） 2.3往復泵 2.4其他化工用泵 2.5氣體輸送機械,2.1 概述,（1）輸送流體所需的能量——管路特性方程,列以單位重量流體為衡算基準的機械能衡算式（實際流體柏努利方程式），有：,2.1 概述,,,,——管路特性方程,◆描述管路中流體的流量qv與所需補加能量H的關系式,K的值由管路特性決定，對指定管路，若流動進入阻力平方區(qū)，K是一個和流量無關的常數。,2.1 概述,

2、,,管路特性方程有時也寫成：,討論： ①,※若指定解題時 ，所求H仍為（m）。K=？,2.1 概述,,②閥門關小 ，管路特性曲線變陡，在同樣流量下所需補加能量 。,③閥門全關時，曲線與y軸重合。,2.1 概述,,,（2）流體輸送機械的壓頭和流量流體輸送機械的流量：指流體輸送機械的單位時間內送出的液體體

3、積，也等于管路中的流量，這是輸送任務所規(guī)定必須達到的輸送量。 流體輸送機械的壓頭（又稱揚程）：（用H表示，m）是指流體輸送機械向單位重量流體提供的能量。不同流量下壓頭不同，壓頭和流量的關系由輸送機械本身的特性決定。流體輸送機械的壓頭與流量的關系是本章的主要內容。,,,,,,,,,2.1 概述,,,,,,（3）流體輸送機械的分類,1） 按工作介質類型分為：液體輸送機械——泵氣體輸送機械——風機、壓縮機、真空泵2）按工作原理不同

4、分為：動力式（葉輪式）：包括離心式、軸流式容積式（正位移式）：包括往復式，旋轉式其它類型：如噴射式,,,2.2離心泵,2.2.1離心泵的工作原理2.2.2離心泵的特性曲線2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作2.2.4離心泵的安裝高度2.2.5離心泵的類型與選用,2-2-1離心泵的工作原理,一．離心泵的操作原理、構造與類型 1、操作原理,由若干個彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內。,葉輪緊固于泵軸上 泵軸與電

5、機相連， 可由電機帶動旋轉。,,吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連，并在吸入管底部裝 一止逆閥。 泵殼的側邊為排出口，與排出管路相連，裝有調節(jié)閥。離心泵的工作過程： 開泵前，先在泵內灌滿要輸送的液體。 開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉產生離心力。液體在 此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以 很高的速度（15-25 m/s）流入泵殼。,在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴大，液體的流速減慢，使 大部分

6、動能轉化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強從排 出口流入排出管道。 泵內的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓 強（大氣壓）與泵內壓力（負壓）的壓差作用下，液體便 經吸入管路進入泵內，填補了被排除液體的位置。,離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉葉輪所產生的離心力，因此稱為離心泵。,氣 縛 離心泵啟動時，如果泵殼內存在空氣，由于空氣的密度遠小于液體的密度，葉輪旋轉所產生的離心力很小，葉輪中心處產生的低壓不足以

7、造成吸上液體所需要的真空度，這樣，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛”。,為了使啟動前泵內充滿液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一調節(jié)閥，用于開停車和調節(jié)流量。,2、基本部件和構造1）葉輪a)葉輪的作用 將電動機的機械能傳給液體,使液體的動能有所提高。 b)葉輪的分類,閉式葉輪,開式葉輪,半閉式葉輪,葉片的內側帶有前后蓋板，適于輸送干凈流體，效率較高。,沒有前后蓋板，適合輸送含有固體顆粒的液體

8、懸浮物。,只有后蓋板，可用于輸送漿料或含固體懸浮物的液體，效率較低。,單吸式葉輪,雙吸式葉輪,液體只能從葉輪一側被吸入，結構簡單。,相當于兩個沒有蓋板的單吸式葉輪背靠背并在了一起，可以從兩側吸入液體，具有較大的吸液能力，而且可以較好的消除軸向推力。,2）泵殼 泵殼的作用 匯集液體，作導出液體的通道； 使液體的能量發(fā)生轉換，一部分動能轉變?yōu)殪o壓能。,導葉輪 為了減少液體直接進入蝸殼時的碰撞，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一個

9、固定不動的帶有葉片的圓盤，稱為導葉輪。導葉輪上的葉片的彎曲方向與葉輪上葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應，引導液體在泵殼的通道內平緩的改變方向，使能量損失減小，使動能向靜壓能的轉換更為有效。,3）軸封裝置A 軸封的作用 為了防止高壓液體從泵殼內沿軸的四周而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內。B 軸封的分類,填料密封：,機械密封：,主要由填料函殼、軟填料和填料壓蓋組成，普通離心泵采用這種密封。,主要由裝在

10、泵軸上隨之轉動的動環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)組成，兩個環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對運動，起到密封作用。,端面密封,3、離心泵的分類1）按照軸上葉輪數目的多少,,單級泵,多級泵,軸上只有一個葉輪的離心泵，適用于出口壓力不太大的情況；,軸上不止一個葉輪的離心泵 ，可以達到較高的壓頭。離心泵的級數就是指軸上的葉輪數，我國生產的多級離心泵一般為2~9級。,2）按葉輪上吸入口的數目,,單吸泵,雙吸泵,葉輪上只有一個吸入口，適用于輸送量不大的

11、情況。,葉輪上有兩個吸入口，適用于輸送量很大的情況。,3）按離心泵的不同用途,,水泵,輸送清水和物性與水相近、無腐蝕性且雜質很少的液體的泵, （B型）,耐腐蝕泵,接觸液體的部件（葉輪、泵體）用耐腐蝕材料制成。要求：結構簡單、零件容易更換、維修方便、密封可靠、用于耐腐蝕泵的材料有：鑄鐵、高硅鐵、各種合金鋼、塑料、玻璃等。（F型）,油泵,輸送石油產品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）,雜質泵,輸送含有固體顆粒的懸浮液、稠厚的漿液等的泵 ，又細

12、分為污水泵、砂泵、泥漿泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在構造上是葉輪流道寬、葉片數目少。,（1）離心泵的性能參數 1）離心泵的流量 指離心泵在單位時間里排到管路系統(tǒng)的液體體積，一般用Q表示，單位為m3/h。又稱為泵的送液能力 。2）離心泵的壓頭 泵對單位重量的液體所提供的有效能量，以H表示，單位為m。又稱為泵的揚程。,2.2.2離心泵的特性曲線,離心泵的壓頭取決于： 泵的結構（葉輪的直徑、

13、葉片的彎曲情況等） 轉速 n 流量 Q，,如何確定轉速一定時，泵的壓頭與流量之間的關系呢？,2.2.2離心泵的特性曲線,H的計算可根據b、c兩截面間的柏努利方程：,離心泵的壓頭又稱揚程。必須注意，揚程并不等于升舉高度△Z，升舉高度只是揚程的一部分。,2.2.2離心泵的特性曲線,3）離心泵的效率 離心泵輸送液體時，通過電機的葉輪將電機的能量傳給液體。在這個過程中，不可避免的會有能量損失，也就

14、是說泵軸轉動所做的功不能全部都為液體所獲得，通常用效率η來反映能量損失。這些能量損失包括：容積損失 水力損失 機械損失 泵的效率反應了這三項能量損失的總和，又稱為總效率。與泵的大小、類型、制造精密程度和所輸送液體的性質有關,2.2.2離心泵的特性曲線,4）軸功率及有效功率：,電機輸入離心泵的功率,用Pa表示，單位為J/S,W或kW,有效功率：,排送到管道的液體從葉輪獲得的功率，用Pe表示,軸功率和有效功率之間的關系為 ：,有效功

15、率可表達為,軸功率可直接利用效率計算,2.2.2離心泵的特性曲線,2.2.2離心泵的特性曲線,(2)離心泵的特性曲線（三條線）,離心泵的特性曲線一般由離心泵的生產廠家提供，標繪于泵產品說明書中，其測定條件一般是20℃清水，轉速也固定。典型的離心泵性能曲線如圖所示。,2.2.2離心泵的特性曲線,由圖可見：①He~qv曲線， qv ↑，He↓。 qv很小時可能例外。②Pa~ qv曲線： qv ↑，Pa↑。大流量→大電機，當 qv =0時

16、， Pa最小，這要求離心泵在啟動時，應關閉泵的出口閥門，以減小啟動功率，保護電動機，避免電機因超載而受損。③η~ qv曲線：流量較小時，qv↑，η↑；流量較大時，qv↑，η↓，因此有ηmax （設計點），選泵時，應使泵在最高效率點附近工作，其范圍內的效率一般不低于最高效率點的92%。④離心泵的銘牌上標有一組性能參數，它們都是與最高效率點對應的性能參數。,2.2.2離心泵的特性曲線,(3) 流體性質離心泵特性曲線的影響密度：（He，

17、qv，η）與ρ無關；ρ↑，(Pa、Pe)↑粘度： μ ↑則 ∑Hf↑ ，He↓，qv↓，η↓，Pa↑工作流體較20℃水差別大時 →參數和曲線變化注意：泵性能表上列出軸功率指輸送20℃清水時的Pa ，所選泵用于輸送 ρ比水大的液體應先核算 ，,若 表中的電機功率，應更換功率大的電機，否則電機會燒壞。,(4) 轉速對離心泵特性的影響 當液體的粘度不大且泵的效率不變時，泵的流量、壓頭、軸功率與轉速

18、的近似關系可表示為：,——比例定律,2.2.2離心泵的特性曲線,---------切割定律,(5) 葉輪直徑的影響 屬于同一系列而尺寸不同的泵，葉輪幾何形狀完全相似，當泵的效率不變時，若切削使直徑D2減小的幅度在5%以內，效率可視為不變，并且切削前、后葉輪出口的截面積也可認為大致相等, 此時有：,2.2.2離心泵的特性曲線,2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作,（1）離心泵的工作點,管路特性方程：,,泵的特性方程：,,泵的工作點

19、即為兩條曲線的交點,,※問題： 離心泵工作時，qv， He， Pa，η=?,2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作,說明：①工作點←泵的特性方程與管路的特性方程工作點確定：聯(lián)解兩特性方程，或作圖求兩曲線交點②泵裝于管路工作點（He，qv)qv =泵供流量=管路流量He=泵供壓頭=流體的壓頭③工作點（qv，He，Pa，η）——泵的實際工作狀態(tài),2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作,（2）離心泵的流量調節(jié),關小出口閥→ ∑le↑

20、 → 管路特性曲線變陡→ 工作點左上移→ He↑，qv↓開大出口閥→ ∑le↓ → 管路特性曲線變緩→ 工作點右下移→ He↓，qv↑,注意：此種流量調節(jié)方法操作簡便、靈活，但不經濟，但也正是由于其方便性，在實際生產中被廣泛采用。,1）改變出口閥開度——改變管路特性,2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作,2）改變葉輪轉速——改變泵的特性n↑→泵He~qv曲線上移→工作點右上移，He↑，qv↑注意：這種調節(jié)流量的方法合理、經濟，能夠

21、使泵在高效區(qū)工作，對大型泵的節(jié)能尤為重要。3）車削葉輪直徑——改變泵的特性注意：這種調節(jié)方法實施起來不方便，且調節(jié)范圍也不大。,2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作,（3）并聯(lián)泵的合成特征曲線,結論：兩臺完全相同的泵并聯(lián)，在相同He的條件下，并聯(lián)組合泵的流量為單臺泵的2倍，即：qV并 = 2qV單且：He單 < He并 < 2He單,2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作,（4）串聯(lián)泵的合成特征曲線,結論：兩臺完全相同

22、的泵串聯(lián)，在相同qv的條件下，串聯(lián)組合泵的壓頭為單臺泵的2倍，即： He串 = 2He單且：qV單 < qV串 < 2qV單,2.2.3離心泵的流量調節(jié)和組合操作,（5）組合方式的選擇單臺不能完成輸送任務可以分為兩種情況：①壓頭不夠；②壓頭合格，但流量不夠。對于情形①，必須采用串聯(lián)操作；對于情形②應根據管路的特性來決定采用何種組合方式。,高串低并——對于高阻管路，串聯(lián)比并聯(lián)組合獲得的qV增值大；但對于低阻管路，則是并聯(lián)

23、比串聯(lián)獲得的qV 增量多。壓頭類似。,2.2.4離心泵的安裝高度,安裝高度： 液面到泵入口處的垂直距離(Hg)※問題：安裝高度有無限制？,（1）汽蝕現(xiàn)象,對0-0~K-K截面列B.E. ：,2.2.4離心泵的安裝高度,Hg↑，則pK↓，當pK≤pv，葉輪內緣葉片的背面首先汽化→汽泡被拋向外圍→壓力升高→凝結→局部真空→周圍液體高速沖向汽泡中心→ 撞擊葉片(水錘) →還可能發(fā)生化學腐蝕——汽蝕現(xiàn)象,③長時間水錘沖擊和化學腐蝕，損壞葉片,

24、①泵體振動并發(fā)出噪音,②He， qv ↓ ↓，嚴重時不送液,伴隨現(xiàn)象,●結論：安裝高度↑ ↑ ，→汽蝕,,※問題：如何確定Hg的上限？,2.2.4離心泵的安裝高度,（2）臨界汽蝕余量(NPSH)c與必需汽蝕余量(NPSH)r,1-1截面至K-K截面列B.E.,當qv一定時，p1降低， pk也相應降低，當泵內剛發(fā)生汽蝕時， pk=pv，p1=p1，min有：,2.2.4離心泵的安裝高度,臨界汽蝕余量：,臨界汽蝕余量作為泵的一個特性，須有泵

25、制造廠通過實驗測定（NPSH）C 測定方法：不是改變Hg發(fā)生汽蝕，而是設法在泵的qV不變的條件下逐次降低p1（例如關小吸入管路中的閥），當泵內剛好發(fā)生汽蝕（以泵He較正常值下降3%作為發(fā)生汽蝕的標志）時測取p1，min，計算出該流量下離心泵的臨界汽蝕余量（NPSH）C 。,實際汽蝕余量（裝置汽蝕余量）：,2.2.4離心泵的安裝高度,當qv一定而且流動已進入阻力平方區(qū)時，臨界氣蝕余量(NPSH)c只與泵的結構有關，即泵的一個抗汽蝕性

26、能參數。此時必需氣蝕余量：,2.2.4離心泵的安裝高度,（3）最大安裝高度Hg,max與最大允許安裝高度[Hg],,,2.2.4離心泵的安裝高度,討論：1）汽蝕現(xiàn)象產生的原因：①安裝高度太高；②被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高；③吸入管路阻力或壓頭損失太高。2）計算出的Hg,max<0時, 低于貯槽液面安裝；3）由Hg,max~qv間關系可知： qv ↑，則Hg,max↓，為保險起見，用過程中可能達到的最大qv計算

27、Hg,max；,2.2.4離心泵的安裝高度,6）為防止泵發(fā)生汽蝕，可采用下列辦法：①吸入管路應短（靠近液源）而直（少拐彎）；②吸入管路應省去不必要的管件，調節(jié)閥應裝在排出管路上；③吸入管徑大于排出管徑；④把泵安裝在液面以下。,4）安裝泵時為保險， Hg比[Hg]還要小0.5至1米； 5） 應盡可能使 ；,2.2.5離心泵的類型與選用,（1）離心泵的類型 ①清水泵舊型號：

28、B型，例3B33A新型號：IS型——單級、單吸懸臂式離心泵IS型泵是根據國際標準ISO2858規(guī)定的性能和尺寸設計的，其效率比B型泵平均提高3.67%。 IS80-65-160 80——泵入口直徑，mm； 65——泵出口直徑，mm； 160——泵葉輪名義直徑，mm。,,2.2.5離心泵的類型與選用,如果要求的壓頭（揚程）較高，可采用多級離心泵，其系列代號為“D”，其結構如圖所示。如要求的流量很大，可采用

29、雙吸式離心泵，其系列代號“Sh”動畫演示。例： 150D30×5 ②耐腐蝕泵，“F”系列。例：25F ——16③油泵，單吸“Y”系列，雙吸式“YS”系列。例： 100Y ——20×2④液下泵，“FY”系列。⑤屏蔽泵。⑥雜質泵“P”系列。例：污水泵PW,砂泵PS ,泥漿泵PN,2.2.5離心泵的類型與選用,2.2.5離心泵的類型與選用,（2）離心泵的選用1）根據被輸送液體的性質確定泵的類型2）確定輸送系統(tǒng)

30、的流量和所需壓頭。流量由生產任務來定，所需壓頭由管路的特性方程來定。3）根據所需流量和壓頭確定泵的型號① 查性能表或特性曲線，要求流量和壓頭與管路所需相適應。② 若生產中流量有變動，以最大流量為準來查找，H也應以最大流量對應值查找。③ 若泵的H和qV與所需要不符，則應在鄰近型號中找H和qV都稍大一點的。,2.2.5離心泵的類型與選用,④ 若幾個型號都滿足，應選一個在操作條件下效率最好的。⑤ 為保險起見，所選泵可以稍大；但若太大

31、，工作點離最高效率點太遠，則能量利用程度低。⑥ 若被輸送液體的性質與標準流體相差較大，則應對所選泵的特性曲線和參數進行校正，看是否能滿足要求。,2.2.5離心泵的類型與選用,（3） 離心泵的安裝與操作1）安裝①安裝高度應小于最大允許安裝高度；②盡量減少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少，調節(jié)閥應裝于出口管路。2）操作①啟動前應灌泵，并排氣②應在出口閥關閉的情況下啟動泵③停泵前先關閉出口閥，以免損壞葉輪④經常檢查軸封情況

32、⑤長期停泵，應將泵內的水排空。,2.3往復泵,2.3.1往復泵的作用原理和類型2.3.2往復泵的特性曲線與工作點,（1）作用原理 主要部件： 泵缸、活柱（或活塞）和活門組成；動畫演示工作原理：活柱在外力推動下作往復運動，由此改變泵缸內的容積和壓強，交替地打開和關閉吸入、壓出活門，達到輸送液體的目的。往復泵是通過活柱的往復運動直接以壓強能的形式向液體提供能量的。,2.3.1往復泵的作用原理和類型,2.3.1往復泵的作用原理和類型,

33、2.3.1往復泵的作用原理和類型,動畫演示,2.3.1往復泵的作用原理和類型,（2）往復泵的類型1）按照往復泵的動力來源可分類如下：①電動往復泵 電動往復泵由電動機驅動，是往復泵中最常見的一種。②汽動往復泵 汽動往復泵直接由蒸汽機驅動，泵的活塞和蒸汽機的活塞共同連在一根活塞桿上，構成一個總的機組。,2.3.1往復泵的作用原理和類型,2）按照作用方式可將往復泵分類如下：①單動往復泵活柱往復一次只吸液一次和排液一次。②雙動

34、往復泵活柱兩邊都在工作，每個行程均在吸液和排液。,2.3.2往復泵的流量調節(jié),H不太高時, 隨H的變化很小，H大時， 減小。,（1）往復泵的流量,理論流量僅與活塞每次掃過的體積AS及活塞往復頻率n關，而與管路的特性無關。,單動泵：,雙動泵：,2.3.2往復泵的流量調節(jié),瞬時流量的不均勻性1) 單動泵，吸、排液不連續(xù)2) 曲柄連桿，活塞運動速度與時間→正弦規(guī)律,提高管路流量均勻性的常用方法： 1）采用多缸往復泵 2）裝置

35、空氣室,動畫演示,2.3.2往復泵的流量調節(jié),正位移特性：qv僅決定于泵，與管路(和H）無關，H僅決定于管路，與泵(和qv)無關———正位移特性，具有這種特性的泵稱為正位移泵。工作點確定：管路特性曲線與泵的特性曲線的交點。,（2）往復泵的特性曲線與工作點,2.3.2往復泵的流量調節(jié),1）用旁路閥調節(jié)流量缺點：這種調節(jié)方法很不經濟，只適用于流量變化幅度較小的經常性調節(jié)。,（3）流量調節(jié),2.3.2往復泵的流量調節(jié),2）改變曲柄轉速因

36、電動機是通過減速裝置與往復泵相連的，所以改變減速裝置的傳動比可以很方便地改變曲柄轉速，從而改變活塞往復運動的頻率，達到調節(jié)流量的目的。3）改變活塞行程4）對汽動往復泵，可以很方便地調節(jié)進入蒸汽缸的蒸汽壓強實現(xiàn)流量的調節(jié)。,2.3.2往復泵的流量調節(jié),（4）往復泵的操作特點1）適用場合與流體（qv不太大，H較高，非腐蝕和懸浮物）；2）所有輸送液體的泵都有汽蝕問題，安裝高度有一定的限制；3）有自吸作用，啟動前無需要灌泵；4）一般

37、不設出口閥，有也必須打開啟動。,2.4其他化工用泵,2.4.1非正位移泵2.4.2正位移泵2.4.3各種泵的比較,2.4.1非正位移泵,（1）軸流泵1) 工作原理軸流泵的轉軸帶動軸頭轉動，軸頭上裝有葉片。液體順箭頭方向進入泵殼，經過葉片，然后又經過固定于泵殼的導葉流入壓出管路。軸流泵葉片形狀與離心泵葉片形狀不同，通常把軸流泵葉片制成螺旋槳式。,2.4.1非正位移泵,2）軸流泵的特點①H-qV特性曲線很陡。②流量越小，所需功

38、率越大。③高效操做區(qū)很小，在額定點兩側效率急劇下降。 3) 流量調節(jié)改變葉輪轉速或改變葉片安裝角度4) 應用場合大流量，低壓頭，負吸水高度輸液,2.4.1非正位移泵,（2）旋渦泵,◆旋渦泵主要工作部件是葉輪及葉輪與泵體組成的流道（引水道）,動畫演示,2.4.1非正位移泵,1) 工作原理葉輪旋轉時對凹槽內液體做功，在引水道和凹槽間往反多次做功。屬于一種特殊類型離心泵。,2.4.1非正位移泵,2）旋渦泵的特點①壓頭和功率隨

39、流量增加下降較快。因此啟動時應打開出口閥，改變流量時，旁路調節(jié)比安裝調節(jié)閥經濟。②在葉輪直徑和轉速相同的條件下，旋渦泵的壓頭比離心泵高出2~4倍，適用于高壓頭、小流量的場合。③結構簡單、加工容易，且可采用各種耐腐蝕的材料制造。,2.4.1非正位移泵,④輸送液體的粘度不宜過大，否則泵的壓頭和效率都將大幅度下降。⑤輸送液體不能含有固體顆粒。3) 流量調節(jié)旁路調節(jié)、轉速調節(jié)或改變葉片安裝角度4) 應用場合高壓頭，較小流量，不適于

40、輸送固體懸浮液或高粘度流體。,2.4.2正位移泵,(1)隔膜泵,2.4.2正位移泵,1) 工作原理往復泵的一種，與往復泵相似2) 流量調節(jié)調整往復頻率或旁路3) 應用場合腐蝕性的液體、固體懸浮液,2.4.2正位移泵,(2)計量泵,2.4.2正位移泵,1) 工作原理原動機→偏心輪轉動→柱塞的往復運動2) 流量調節(jié)調整偏心度柱塞沖程變化3) 應用場合輸送量或配比要求非常精確,2.4.2正位移泵,(3)齒輪泵,2.4.2

41、正位移泵,模型,1) 工作原理屬旋轉泵的一種，工作部件是一對旋轉的嚙合齒輪，齒輪旋轉時，封閉在齒穴和泵殼間的液體被強行壓出；齒輪脫離嚙合時產生真空吸入液體。,2.4.2正位移泵,2)特點容易制造，工作可靠，有自吸能力，但流量和壓頭有些波動，且有噪音和振動。3) 流量調節(jié)轉速或旁路4) 應用場合適于高壓頭、小流量的操作要求，可用來輸送粘稠液體及膏狀物，不宜輸送固體懸浮液。,2.4.2正位移泵,(4)螺桿泵,動畫演示,2.4.

42、2正位移泵,1）工作原理 動畫演示旋轉泵的一種，螺紋在旋轉時有推進作用,2) 流量調節(jié) 轉速或旁路 3) 應用場合 高壓頭、小流量。用于輸送高粘液體以至膏狀物，可輸送固體懸浮液。,2.4.3各種化工用泵的比較,流量：①均勻；②不均勻；③尚可；④隨管路特性而變；⑤恒定；⑥范圍廣、易達大流量；⑦小流量；⑧較小流量；壓頭高低：①不易達到高壓頭；②壓頭較高；③壓頭高。效率：①稍低、愈偏離額定越??；②低；③高；④較高；流量調

43、節(jié)：①出口閥；②轉速；③旁路；④沖程自吸作用：①有；②沒有；啟動：①關閉出口閥；②出口閥全開；被輸送流體：①各種物料（高粘度除外）；②不含固體顆粒，腐蝕性也可；③精確計量；④可輸送懸浮液；⑤高粘度液體；⑥腐蝕性液體；⑦不能輸送腐蝕性或含固體顆粒的液體結構與造價：①結構簡單；②造價低廉；③結構緊湊；④加工要求高；⑤結構復雜；⑥造價高；⑦體積大,2.4.3各種化工用泵的比較,,,2.5氣體輸送機械,（1） 工業(yè)應用①氣體輸送

44、壓力不高，但體積流量大，動力消耗大②產生高壓氣體終端設備壓力高③生產真空上游設備負壓操作,2.5氣體輸送機械,（2）氣體輸送機械的特點①動力消耗大②設備體積龐大③特殊性——氣體的可壓縮性,多級離心壓縮機,2.5氣體輸送機械,（3） 氣體輸送機械的分類◆ 按工作原理分類：離心式、旋轉式、往復式、噴射式等◆ 按出口壓力(表壓)和壓縮比大小分類①通風機：表壓≤15kPa，壓縮比1至1.15②鼓風機：表壓15~300

45、kPa，壓縮比小于4③壓縮機：表壓≥300kPa以上，壓縮比大于4④真空泵： 造成負壓，表壓100kPa，壓縮比由真空度決定,2.5.1通風機,工業(yè)上常用的通風機有軸流式和離心式兩類。（1）軸流式通風機軸流式通風機的結構與軸流泵類似，軸流式通風機排送量大，所產生的風壓甚小，一般只用來通風換氣，而不用來輸送氣體。化工生產中，在空冷器和冷卻水塔的通風方面，軸流式通風機的應用還是很廣的。,（2）離心式通風機,（2）離心通風機離心式通

46、風機工作原理與離心泵相同，結構也大同小異。,動畫演示,（2）離心式通風機,1）離心式通風機的結構特點a、為適應輸送風量大的要求，通風機的葉輪直徑一般是比較大的。b、葉輪上葉片的數目比較多。c、葉片有徑向（平直）的、前彎的、后彎的。通風機的主要要求是通風量大，在不追求高效率時，用前彎葉片有利于提高壓頭，減小葉輪直徑。d、機殼內逐漸擴大的通道及出口截面常不為圓形而為矩形。,（2）離心式通風機,2）離心式通風機的性能參數和特性曲線①

47、風量：按入口狀態(tài)計的單位時間內的排氣體積，m3/s，m3/h②全風壓：單位體積氣體通過風機時獲得的能量，J/m3，Pa在風機進、出口之間寫柏努利方程：,,,,可以忽略,式中：,當氣體直接由大氣進入風機時：,（2）離心式通風機,說明： 氣體獲能=進出口靜壓差(靜風壓)pS+動能差(動風壓)pK,,,再忽略入口到出口的能量損失，有：,出口速度很高，且壓縮比小，動風壓占比例很高。,（2）離心式通風機,③軸功率和效率,,,,,,,,④特性

48、曲線離心通風機的特性參數也可以用特性曲線表示。特性曲線由通風機的生產廠家在0.1MPa、20℃的條件用空氣測定。,（2）離心式通風機,,（2）離心式通風機,3）離心式通風機的選型①根據氣體種類和風壓范圍，確定風機的類型②確定所求的風量和全風壓。生產任務→qv,,,③ 根據按入口狀態(tài)計的風量和校正后的全風壓在產品系列表中查找合適的型號。,2.5.2鼓風機,在工廠中常用的鼓風機有旋轉式和離心式兩種類型。 （1）羅茨鼓風機,,動畫

49、演示,工作原理≈齒輪泵正位移型：風量∝ n，與出口壓強無關風量：0.03~9m3/s，出口表壓不超過80kPa，在40kPa左右效率最高。氣體溫度≤85℃，否則轉子會因受熱膨脹而卡住該風機出口應裝穩(wěn)壓罐，并設安全閥。流量調節(jié)采用旁路，出口閥不可完全關閉。,2.5.2鼓風機,結構特點： 外形≈離心泵蝸殼形通道常為圓形外殼直徑與厚度之比較大，葉片數目較多，葉輪外周都裝有導輪，轉速較高。單級出口表壓多在30kPa以內；多級可達0

50、.3MPa。,（2）離心式的鼓風機（透平鼓風機）,離心式鼓風機的選型方法與離心式通風機相同。,2.5.3壓縮機,化工廠所用的壓縮機主要有往復式和離心式兩大類。 （1）往復式壓縮機 錄相解說1）單動壓縮機結構簡圖吸入活門S、排出活門D，其結構和工作原理與往復泵類似。,①膨脹階段：,②吸氣階段：,③壓縮階段：,④排氣階段：,,,,2.5.3壓縮機,2）壓縮類型三種：等溫壓縮、絕熱壓縮、多變壓縮。等溫壓縮是指壓

51、縮階段產生的熱量隨時從氣體中完全取出，氣體的溫度保持不變。絕熱壓縮是另一種極端情況，即壓縮產生的熱量完全不取出。實際是壓縮過程既不是等溫的，也不是絕熱的，而是介于兩者之間，稱為多變壓縮。,2.5.3壓縮機,3）壓縮功：如不考慮余隙的影響，每一循環(huán)多變壓縮的功為（J）：,,其中k稱為多變指數， 1＜ k ＜ γ。 對于等溫壓縮，k=1。 對于絕熱壓縮，k等于定壓比熱與定容比熱之比。,壓縮功的大小可以用圖中A-B-C-D所圍成

52、的面積來表示。 相對大?。旱葴?lt;多變<絕熱,2.5.3壓縮機,4）有余隙的壓縮循環(huán)實際上活塞與氣缸蓋之間必須留有一定的空隙，以免活塞桿受熱臌脹后使活塞與氣缸相撞。這個空隙就稱為余隙。余隙的存在使一個工作循環(huán)的吸、排氣量減小余隙系數 =余隙體積/活塞推進一次掃過的體積容積系數 =實際吸氣體積/活塞推進一次掃過的體積,,,2.5.3壓縮機,根據上述定義：,,,結論：余隙系數和壓縮比越大，容積系數越小，實際吸氣

53、量越小，以至于會出現(xiàn)一種極限情況：容積系數為零，V4=V1，此時余隙氣體膨脹將充滿整個氣缸，實際吸氣量為零——壓縮機的極限壓縮比。,2.5.3壓縮機,5）多級壓縮多級壓縮是指在一個氣缸里壓縮了一次的氣體進入中間冷卻器冷卻之后再送入下一氣缸進行壓縮，經幾次壓縮才達到所需要的終壓。討論：① 采用多級壓縮的原因A、若所需要的壓縮比很大，容積系數就很小，實際送氣量就會很??；,2.5.3壓縮機,B、壓縮終了氣體溫度過高，會引起氣缸內潤滑油

54、碳化或油霧爆炸等問題；C、機械結構亦不合理②級數越多，總壓縮功越接近于等溫壓縮功，即最小值。常用的級數為2至6，每級壓縮比為3至5。③理論上可以證明，在級數相同時，各級壓縮比相等，則總壓縮功最小。,2.5.3壓縮機,6）往復式壓縮機的流量調節(jié)調節(jié)轉速旁路調節(jié)改變氣缸余隙體積（大型壓縮機中采用較多）8）往復式壓縮機的選用依據生產能力和排出壓強（或壓縮比）兩個指標,2.5.3壓縮機,（2）離心式壓縮機（透平壓縮機）,1）結

55、構——定子與轉子 轉子：主軸、多級葉輪、軸套及平衡元件 定子：氣缸和隔板,2.5.3壓縮機,2）工作原理氣體沿軸向進入各級葉輪中心處，被旋轉的葉輪做功，受離心力的作用，以很高的速度離開葉輪，進入擴壓器。氣體在擴壓器內降速、增壓。經擴壓器減速、增壓后氣體進入彎道，使流向反轉180度后進入回流器，經過回流器后又進入下一級葉輪。氣體在多個葉輪中被增壓數次，能以很高的壓強離開。彎道和回流器是溝通前一級葉輪和后一級葉輪的通道。,2.

56、5.3壓縮機,3）特性曲線離心式壓縮機的H~Q曲線與離心式通風機在形狀上相似。4）優(yōu)點（與往復壓縮機相比）體積小、重量輕、運轉平穩(wěn)、操作可靠、調節(jié)容易、維修方便、流量大而均勻；壓縮氣可不受油污染等一系列優(yōu)點。除非壓力要求非常高，離心式壓縮機已有取代往復式壓縮機的趨勢。,2.5.4真空泵,（1）真空泵的一般特點真空泵就是從真空容器中抽氣、一般在大氣壓下排氣的氣體輸送機械。1）由于吸入氣體的密度很低，要求真空泵的體積必須足夠大；

57、2）壓縮比很高，所以余隙的影響很大。,2.5.4真空泵,（2）真空泵的主要性能參數1）極限真空（殘余壓強）：真空泵所能達到的穩(wěn)定最低壓強，習慣上以絕對壓強表示。2）抽氣速率（抽率）：單位時間內真空泵在極限真空條件下所吸入的氣體體積，亦即真空泵的生產能力。,2.5.4真空泵,（3）常用真空泵1）往復式真空泵構造和原理與往復式壓縮機基本相同，但也有其自身的特點：①在低壓下操作，氣缸內、外壓差很小，所用的活門必須更加輕巧；②當要

58、求達到較好的真空度時，壓縮比會很大，余隙容積必須很小，否則就不能保證較大的吸氣量。③為減少余隙的影響，設有連通活塞左右兩側的平衡氣道。干式往復真空泵可造成高達96~99.9%的真空度；濕式則只能達到80~85%。,2.5.4真空泵,水環(huán)真空泵的外殼呈圓形，其中的葉輪偏心安裝。啟動前，泵內注入一定量的水，當葉輪旋轉時，由于離心力的作用，水被甩至殼壁形成水環(huán)。此水環(huán)具有密封作用，使葉片間的空隙形成許多大小不同的密封室。,2）水環(huán)真空泵,

59、◆水環(huán)真空泵結構簡單、緊湊，最高真空度可達85%。,2.5.4真空泵,3）液環(huán)真空泵液環(huán)泵外殼呈橢圓形。當葉輪旋轉時液體被拋向四周形成一橢圓形液環(huán)，在其軸方向上形成兩個月牙形的工作腔。由于葉輪的旋轉運動，每個工作腔內密封室逐漸由小變大而從吸入口吸入氣體；然后又由大變小，將氣體強行排出。,2.5.4真空泵,是旋轉式真空泵的一種。當帶有兩個旋片的偏心轉子按箭頭方向旋轉時，旋片在彈簧的壓力及自身離心力的作用下，緊貼泵體內壁滑動，吸氣工作室

60、不斷擴大，被抽氣體通過吸氣口經吸氣管進入吸氣工作室，當旋片轉至垂直位置時，吸氣完畢，此時吸入的氣體被隔離。,4）旋片真空泵,2.5.4真空泵,轉子繼續(xù)旋轉，被隔離的氣體逐漸被壓縮，壓強升高。當壓強超過排氣閥片上的壓強時，則氣體經排氣管頂開閥片，通過油液從泵排氣口排出。泵在工作過程中，旋片始終將泵腔分成吸氣、排氣兩個工作室，轉子每旋轉一周，有兩次吸氣、排氣過程。旋片泵的主要部分浸沒于真空油中，為的是密封各部件間隙，充填有害的余隙和得到

61、潤滑。此泵屬于干式真空泵。,2.5.4真空泵,如需抽吸含有少量可凝性氣體的組合氣時，泵上設有專門設計的鎮(zhèn)氣閥（能在一定的壓強下打開的單向閥），把經控制的氣流（通常是濕度不大的空氣）引到泵的壓縮腔內，以提高混合氣的壓強，使其中的可凝性氣體在分壓尚未達到泵腔溫度下的飽和值時，即被排出泵外。旋片泵可達到較高的真空度（絕對壓強約為0.67Pa），抽氣速率比較小，適用于抽除干燥或含有少量可凝性蒸汽的氣體。不適宜用于抽除含塵和對潤滑油起化學作用

62、的氣體。,2.5.4真空泵,5）噴射真空泵噴射泵是利用高速流體射流時壓強能向動能轉換所造成的真空，將氣體吸入泵內，并在混合室通過碰撞、混合以提高吸入氣體的機械能，氣體和工作流體一并排出泵外。噴射泵的流體可以是水，也可以是水蒸汽，分別稱為水噴射泵和蒸汽噴射泵。單級蒸汽噴射泵僅能達到90%的真空度，為獲得更高的真空度可采用多級蒸汽噴射泵。噴射泵的優(yōu)點是工作壓強范圍大，抽氣量大，結構簡單，適應性強。缺點是效率低。,補充習題,一泵送液能力

63、為 300 l/min，揚程為 40m，用來輸送ρ =1000kg /m3，μ = 2cP的液體，從敞口液池到高度為22m的設備中，設備內表壓 強為1kgf /cm 2，要求流量為16m3 /h，管道為Φ66×3mm，管路全部長度（包括所有局部當量長度）為120m，泵效率為0.6問： 1)此泵是否可用？2)如可用，軸功率 Pa為多少？設λ = 4.3×10-7 Re,補充習題,兩敞開水池用 Φ45 ×

64、; 2.5mm鋼管相連，兩水池垂直 距離 為10m，管路流量為3.8×10-3m3 / s，總管長為 50m(包括所有 局部阻力當量長度 )λ＝0.03，求泵的有效功率?該泵的特性曲線可用H = A-BQ2表示（Q單位為m3 /s），當出口閥關閉時，吸入口真空表讀數為200mmHg，出口壓力表讀數為3.2kgf /cm2，表間距可忽略，求當出口閥部分開啟使流量為3×10-3m3 /s時，泵的有效功率?,補充習題,求